JP4610106B2

JP4610106B2 - 熱伝導性シートの製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP4610106B2
Application number: JP2001055138A
Authority: JP
Inventors: 智昭打矢; 好直山崎; 晃塩田; 朗伊藤
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: JP2002270739A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中央処理装置（ＣＰＵ）等の発熱性電子部品に密着させてその熱を外部に放出させる伝熱媒体として有用な、熱伝導性に優れた熱伝導性シート並びにその製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、発熱体から熱を除去することが、様々な分野において問題となっている。特に、例えば電子デバイス、パーソナルコンピュータ等の各種のデバイスにおいて、それらに内蔵されている発熱性の電子部品（例えばＩＣチップ）やその他の部品（以下、総称して「発熱性部品」とよぶ）から熱を除去することが重要な問題となっている。なぜならば、各種の発熱性部品において、部品の温度が上昇するにつれてその部品が誤作動する確率が指数関数的に高くなる傾向にあるからである。最近では、発熱性部品がますます小型化し、また処理速度も高速化しているため、放熱特性についての要求も一段と高くなってきている。
【０００３】
現在のところ、発熱性部品から、その部品で発生し蓄積した熱を放出させるため、例えばヒートシンク、放熱フィン、金属放熱板等の放熱体が発熱性部品に取り付けられ、また伝熱媒体として作用させるため、各種の熱伝導性シートが発熱性部品と放熱体の間に、伝熱スペーサとして用いられている。
【０００４】
この熱伝導性シートは、高い熱伝導性を有すると共に、様々な形状の発熱性部品の表面に十分に追従できることが必要である。また、電気絶縁性であることも、熱伝導性シートには必要である。このような要求を満たすため、従来の熱伝導性シートは、シリコーンゴムに熱伝導性を高める充填材を配合している。この充填材としては、アルミナ、シリカ、窒化ホウ素、酸化マグネシウム等の粒子が用いられている。
【０００５】
この熱伝導性シートの熱伝導性を高めるためには、上記の熱伝導性充填材の充填量を高めることが考えられる。しかしながら、単に熱伝導性充填材の充填量を高めるのみでは熱伝導性には限界があり、またあまりに充填材の量を高くすると、得られるシートの硬度が高くなりすぎ、柔軟性が低下するために発熱部品への追従性が低下してしまう。その結果、発熱性部品と熱伝導シートの間に空隙が生じ、熱抵抗が増加してしまうという問題がある。
【０００６】
ところで、この熱伝導性シートは、その厚み方向の放熱性が高いことが望ましい。ところが、この熱伝導性シートは通常、シリコーンゴムと熱伝導性粒子を混合し、通常のゴム材料の製造と同様にしてロール、カレンダー、押出機等によりシート状に成形することによって製造されており、このような方法によって製造した熱伝導性シートでは、厚み方向にプレスされているため、熱伝導性粒子がシリコーンゴム内でこの厚み方向に対して垂直方向、すなわち長手方向に配向されることになる。配合される熱伝導性粒子は、粒子状、板状、針状等の様々な形状のものが用いられているが、板状の粒子を用いた場合にはこの現象が特に顕著になる。そして、この長手方向に配向した粒子は相互に接触して、シートの長手方向に連続したかのような状態となり、その結果、シートの長手方向には熱が伝達されやすくなるが、シートの厚み方向には熱が伝達しにくくなる。
【０００７】
このような問題を解決するため、特公平６−３８４６０号公報では、上記のようにして長手方向に熱伝導性粒子を配向させたシートを製造し、このシートを厚み方向に切削することにより、この切削面に向かって、すなわち厚み方向に直立状態で熱伝導性粒子が配向したシートを得ている。このようなシートでは、従来のシートよりも低い熱伝導性粒子の充填量においても、特にシートの厚み方向に比較的高い熱伝導性を有するが、さらに熱伝導性粒子の充填量を高めることは、上記のようなシートの柔軟性が低下する問題のため困難であり、熱伝導性を高めることには限界があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記のような問題点を解決して、柔軟性を損なうことなく熱伝導性粒子の充填量を高めることのできる、高い熱伝導性を示す熱伝導性シートの製造方法及び製造装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明によれば、バインダ樹脂とこのバインダ樹脂中に分散された熱伝導性粒子を含み、前記熱伝導性粒子が厚み方向に直立状態で配向している熱伝導性シートの製造方法において、前記バインダ樹脂と熱伝導性粒子とを含み、前記熱伝導性粒子が底面に平行な方向に放射状に配向している円筒状のブロックを準備し、この円筒状のブロックを円筒の中心軸の周りに回転させながらこの中心軸に平行な切削刃を上記ブロックの側面に当接させて、この切削刃を移動させることにより前記ブロックの外周に沿ってその表面を切削することにより前記シートを形成する。
【００１０】
また、本発明によれば、円筒状のブロックを回転させる回転軸と、前記回転軸に平行に配置されかつ前記円筒状のブロックの回転軸方向全体にわたってこの円筒状のブロックの外周表面を切削するための平面切削刃を有する切削部と、前記切削刃の前記円筒状のブロックの外周表面に当接する角度を調節するための角度調節部と、前記円筒状のブロックの外周表面と前記切削刃との間の距離を調節するために前記切削部を可動にする第１のガイド部とを備え、前記切削部が、前記切削刃が前記円筒状のブロックの外周表面を切削する際に、前記外周表面と当接するガイド面を有する第２のガイド部と、この第２のガイド部と切削刃の間にスリットを備えている、上記熱伝導性シートの製造装置が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の方法では、まずバインダ樹脂と熱伝導性粒子を含み、この熱伝導性粒子が底面に平行な方向に放射状に配向している円筒状のブロックを準備する。バインダ樹脂としては、熱伝導性シートにおいてバインダ樹脂として従来より用いられてきた各種の樹脂を用いることができる。好ましいバインダ樹脂は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂等の二液硬化型の樹脂、合成ゴム系の樹脂、アクリル樹脂、オレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂である。本発明においては、二液硬化型の樹脂としては、揮発分を含まず、二液混合後のポットライフが製造に支障をきたさない程度に十分長く、硬化時間が実用的な範囲内、具体的には数分間〜数時間の範囲であり、しかも硬化後の樹脂が十分な柔らかさを示すことができるという要件が満たされる限り、いずれの二液硬化型の樹脂も用いることができる。とりわけ、広い温度範囲で柔らかく、耐熱性にも優れている点から、シリコーン樹脂、とりわけシリコーンゲルを用いることが最も好ましい。
【００１２】
このシリコーンゲルは一般的に、アルケニル基を有するオルガノポリシロキサン及び珪素結合水素原子を有するオルガノポリシロキサンを主成分として構成されるものであり、付加反応型シリコーン組成物として市販入手可能である。また、このようなシリコーン組成物には一液硬化型と二液硬化型の２つのタイプが用意されており、一液硬化型のシリコーン組成物は加熱することにより、また二液硬化型のシリコーン組成物は二液混合後に加熱することにより、柔軟なゲルを提供することができる。本発明では、柔軟な二液硬化型のシリコーンゲルとして、充填材を含まない状態で硬化した後の針入度が50以上になるものを特に有利に使用することができる。
【００１３】
バインダ樹脂と組み合わせて熱伝導性シートの形成に用いられる熱伝導性粒子は、バインダ樹脂中に均一に分散させて所望のレベルの熱伝導性を備えた熱伝導性シートを提供することができる限り、特に限定されるものではなく、熱伝導性シートの製造において充填材として従来より用いられている各種の材料を用いることができる。適当な熱伝導性粒子としては、例えば、酸化アルミニウム、二酸化珪素、二酸化チタン、マイカ、チタン酸カリウム、酸化鉄、タルク等の酸化物粒子、窒化ホウ素、窒化珪素、窒化アルミニウム等の窒化物粒子、炭化珪素等の炭化物粒子、銅、アルミニウム等の金属粒子を挙げることができる。これらの熱伝導性粒子は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。本発明においてはこれらの材料のうち、比較的柔らかく、切削刃によって切削可能である窒化ホウ素を用いることが好ましい。
【００１４】
また本発明においては、配向による熱伝導性の効果をより有効に発揮させるため、この熱伝導性粒子は板状粒子であり、そのアスペクト比は５以上であることが好ましい。ここで板状粒子とは、粒子がやや丸みをおびている形状でもよく、あるいは針状結晶のように一方向に伸長している形状でもよい。
【００１５】
さらに、この熱伝導性粒子は２種以上の粒径の異なる粒子の組み合わせを用いることが好ましい。粒径の小さな粒子は粒径の大きな粒子の間の小さな隙間にも配置することができ、得られる熱伝導性シートの柔軟性を損なうことなくより多くの熱伝導性粒子を混入させることができ、結果として熱伝導性シートの熱伝導率を高めることができるからである。このような熱伝導性粒子のうち、粒径の大きな粒子の粒径は30〜100μmであることが好ましく、粒径の小さな粒子の粒径は0.5〜20μmであることが好ましい。また、この粒径の大きな粒子と粒径の小さな粒子の比率は、特に限定するものではないが、体積比で９：１〜１：９であることが好ましく、８：２〜６：４であることが特に好ましい。また、この粒径の異なる粒子の組み合わせは２種類であることが好ましいが、３種類以上であってもよい。尚、ここでいる粒径とは平均粒径を意味する。
【００１６】
バインダ樹脂に対する熱伝導性粒子の配合量は、使用するバインダ樹脂及び熱伝導性粒子の種類、あるいはこの粒子の粒径等によって広く変化するが、通常は、100体積部のバインダ樹脂に対して熱伝導性粒子を20〜250体積部の量で配合することが好ましい。熱伝導性粒子の配合量が20体積部より少ないと、熱伝導性が十分でなく、逆に250体積部を超えると、バインダ樹脂と熱伝導性粒子の混合及びこの粒子の均一な分散が困難になり、さらに未硬化のバインダ樹脂と熱伝導性粒子の混合物の流動性が低下し、熱伝導性粒子の配向化及びブロックの成形が困難になるからである。
【００１７】
このバインダ樹脂及び熱伝導性粒子に加え、ポリマー化学において常用の各種添加剤を添加することができる。例えば、得られるシートの粘着性を調節するために、粘着付与剤、可塑剤等を添加してもよく、また耐熱性を高めるために、難燃剤、老化防止剤等を添加してもよい。その他の添加剤としては、改質剤、熱安定剤、着色剤等が挙げられる。また、熱伝導性粒子を表面処理剤で処理しておいてもよい。
【００１８】
これらのバインダ樹脂、熱伝導性粒子等を用い、熱伝導性粒子が底面に平行な方向に放射状に配向している円筒状のブロックは、例えば以下の方法によって行う。まず、バインダ樹脂、熱伝導性粒子等をよく混合し、図１に示すように、この混合物１を円筒状の型２に挿入する。次いで図２に示すように、円柱３を移動させ、この円筒状の型２に挿入する。円筒状の型２と円柱３とは、その中心軸が旋盤の回転軸４と一致するように配置されており、そのため円筒状の型２の底面５と円柱３の上面６は互いに平行に配置されることになる。図１に示す装置では、円柱３を固定し、円筒状の型２を回転させるが、これとは逆に、円筒状の型を固定し、円柱を回転させてもよい。いずれにしても、この回転によって円筒状の型２の内部に挿入された混合物には、円筒形の型の底に平行な方向に向けて剪断力が加わるため、この混合物内部に分散されている熱伝導性粒子はその方向に配向することになる。
【００１９】
このように熱伝導性粒子を配向させた後、円柱３を移動させて円筒状の型２から抜き、得られたバインダ樹脂と熱伝導性粒子を含む円筒状のブロックを型２から取り出し、次いでバインダ樹脂を硬化させることにより目的とするブロックが得られる。このブロックにおいては上記の作用によって熱伝導性粒子がこのブロックの底面に対して平行な方向に配向しているが、その側面近傍では、円筒状の型の側面による剪断の影響によってこのブロックの側面に平行な方向、すなわち底面に垂直な方向に熱伝導性粒子が配向する傾向にある。従って、得られたブロックの外周に沿って表面を削り取るか、又は型によって周辺部を除去するように打ち抜くことが好ましい。
【００２０】
他の方法としては、まず、バインダ樹脂と熱伝導性粒子を含む混合物を２枚の剥離シートの間に挟み、ローリング、カレンダリング等により圧延してシートを形成する。剥離シートとしては、通気性があり、シートの層間強度が高いものが好ましく、中でも含浸紙が好ましい。ここで含浸紙とは、パルプや合成繊維あるいはこれらの混合物より作られた紙あるいは不織布に、アクリル樹脂や合成ゴム等の樹脂を含浸することによって得られるものであり、主にマスキングテープ等の支持基材として用いられているものを意味する。この圧延により、熱伝導性粒子は圧を加える方向に対して垂直方向、すなわち得られるシートの面方向に配向する。この圧延は、中心部から外側に向かって放射状に行うことが好ましい。その結果、得られたシートにおいて熱伝導性粒子は放射上に配向することになるからである。
【００２１】
ここで含浸紙を用いるのは、バインダ樹脂は未硬化状態であるため、特にシリコーンゲルを用いる場合、粘着性が高く、圧延後に得られたシートを取り出す際に含浸紙に付着することを防止するためである。従って、含浸紙としては、基材の腰がなくしなやかで表面が平滑なものを用いることが好ましい。含浸紙ではなく、例えば金属板や非孔質の平滑なフィルムを用いた場合、圧延後にバインダ樹脂がこの金属板やフィルムに付着してしまい、得られたシートを取り出す際にシートの表面が乱れてしまう。以下に記載するように、このシートを積層することによって円筒状のブロックを形成するのであるが、このように表面が乱れたシートを積層すると、その積層界面に気泡が混入することになる。空気は断熱性が高いため、このような気泡の混入は熱伝導性の観点からは望ましくない。
【００２２】
こうして得られたシートを複数枚用意し、界面に空気が混入しないように注意して露出面が合わさるように張り合わせ、積層させた後、再び含浸紙の間に挟み、圧延を行う。この積層−圧延工程を数回繰り返すことによって所定の厚みを有するブロックを得ることができる。次いでこのブロックを積層方向に向かって、すなわち熱伝導性粒子の配向方向に対して垂直方向に円筒状の筒で打ち抜き、最後にバインダ樹脂を硬化させることによって、熱伝導性粒子が底面に平行な方向に放射状に配向した目的とするブロックが得られる。
【００２３】
こうして得た円筒状のブロックでは、熱伝導性粒子が底面に平行な方向に放射状に配向しているため、その外周面に沿って切削することにより、厚み方向に熱伝導性粒子が直立状態で配向しているシートが得られる。この切削を行う方法としては、例えば図３に示すような装置を用いて行う。
【００２４】
この装置は、円筒状のブロック８を回転させる回転軸７と、この回転軸に平行に配置されかつ前記円筒状のブロックの回転軸方向全体にわたってこの円筒状のブロックの外周表面を切削するための平面切削刃１０を有する切削部９と、前記切削刃１０の前記円筒状のブロックの外周表面に当接する角度を調節するための角度調節部１５と、前記円筒状のブロックの外周表面と前記切削刃との間の距離を調節するために前記切削部を可動にする第１のガイド部１３とを備えている。
【００２５】
前記回転軸７はモーターによって駆動され、前記円筒状のブロック８は蝶ネジによってこの回転軸７に固定されている。角度調節部１５は切削刃１０の先端を中心として円弧を描く線に沿って２つの部分に分かれており、マイクロメータ１１によって上側の部分がスライドすることにより、切削刃１０の先端が円筒状のブロック８の外周表面と当接する角度を変えることができる。この角度調節部１５は台座１２に固定されており、この台座１２はレール１３の上をエアシリンダ等の圧力によって左右に移動することができ、この圧力を調節することによって切削刃１０が円筒状のブロック８の外周表面と当接する圧力を調節することができる。
【００２６】
前記切削部９には、図４に示すように、前記切削刃１０が前記円筒状のブロック１０の外周表面を切削する際に、前記外周表面と当接するガイド面１６を有する第２のガイド部１７と、この第２のガイド部１７と切削刃１０の間にスリット１８を備えている。所定の突き出し長さ１９において切削刃１０を前記円筒状のブロック１０の外周表面に押し当てて切削を行うと、前記ガイド面１６は円筒状のブロック１０の外周表面と当接する。その結果、切削されるシート１４はスリット１８の間隔で切削刃１０とガイド面１６の当接部位との間に挟まれて、安定してかつ連続的に、均一の厚みで切削される。この厚みは、切削刃１０の突き出し長さ１９及びスリット１８の間隔によって制御される。このような第２のガイド部１７を用いることなく単に切削刃１０を回転しているブロック８に当接させたのでは、バインダ樹脂としてシリコーンゲルのような柔らかい材料を用いた場合に、切削刃９をブロックの外周表面に押し当てた際に食い込んだりあるいは表面を滑るため、連続して均一な厚みのシートを切削することは困難である。図４ではガイド面１６は平面であるが、切削性を向上させるのであれば他の形状、例えば曲面であってもよい。
【００２７】
以上のように、切削刃１０の円筒状のブロック８と当接する角度２０及びその位置、切削刃１０を円筒状のブロック８に押し当てる圧力、スリット１８の間隔及び切削刃１０の突き出し長さ１９を調節することにより、一定の厚さのシート１４を連続して製造することができる。尚、このシートの厚さは、その使用部位や適用目的に応じて様々な厚さを有することができるが、できるだけ薄いことが好ましく、通常は0.1〜5.0mmであることが好ましく、0.1〜2.0mmであることがより好ましい。この厚さが0.1mm未満であると、発熱部品と放熱体の間に十分な接着強度を得ることが困難となり、結果として十分な放熱性を得ることができない。一方、この厚さが5.0mmより厚いと、シートの熱抵抗が大きくなり、放熱性が損なわれることになる。
【００２８】
具体的は、まず幅10mm〜100mm程度の円筒状のブロック８を回転軸７に固定する。この円筒状のブロックの大きさには特に制限はないが、幅が10mm以下では生産性が低いため経済的ではなく、100mmより大きいと幅方向でのシートの厚みのばらつきが大きくなるため好ましくない。以下には幅約30mm、直径約60mmの円筒状のブロックを用いた場合のパラメータを示すが、ブロックのサイズを変える場合には最適化を行う必要がある。
【００２９】
先端の突き出し長さ１９を0.27mmとなるように切削刃１０を切削部９に固定する。この切削刃の突き出し長さが小さいと、切削されるシートの厚みが薄くなり、逆に突き出し長さが長くなればシートの厚みは厚くなる。好ましい突き出し長さの範囲は0.05〜0.50mmである。次いで、マイクロメータ１１によって鉛直軸に対する切削部９の角度２０を31.5度となるよう調節する。この角度が小さいとシートの厚みは薄くなり、角度が大きくなるとシートの厚みは厚くなる。好ましい角度の範囲は15〜45度である。15度以下ではブロックに切削刃が食い込みにくく、45度よりも大きいとガイド部の食い込みが大きくなるためにブロックの外周表面の変形が大きくなり、シートの厚みのばらつきの原因となる。
【００３０】
回転軸７の回転数を１rpmにセットし、エアシリンダーを用いて圧力を徐々に高めながら台座１２を移動させ、静かに切削刃１０をブロック８の外周表面に接触させる。接触刃１０が接触したら、エアシリンダーにより押し付け圧力を0.075MPa（線圧換算では0.00031MPa/cm)にセットする。この圧力が小さいとシートの厚みは薄くなり、圧力が大きいとシートの厚みは厚くなる。好ましい圧力範囲は0.05〜0.1MPa（線圧換算では0.00021〜0.00042MPa/cm)である。圧力が0.05MPaより小さいと切削刃がブロックの外周表面に食い込まないため切削することができず、0.1MPaより大きいとブロックの外周表面の変形が大きくなり、シートの厚みのばらつきの原因となる。こうして切削されたシート１４を切削部９の後部から連続的に取り出す。
【００３１】
こうして得られたシートは、熱伝導性粒子がシートの厚み方向、すなわち発熱部品から放熱体の方向に直立状態で、すなわち熱伝導性粒子として板状の粒子を用いた場合に、その粒子の長辺をシートの厚み方向に向けて配向している。このような板状粒子ではその長辺方向に熱が伝導しやすいため、このように配向させることによりシートの長手方向に比して厚み方向に対する熱伝導性が高くなり、等量の熱伝導シートを配向させないで混入させたシートと比較して、熱伝導性シートとしての効率が高くなる。また、本発明の方法によれば、シリコーンゲルのようなやわらかい材料をバインダ樹脂として用いた場合においても、連続してかつ均一の厚さのシートを製造することができる。
【００３２】
【実施例】
実施例１
平均粒径10μmの窒化ホウ素（水島合金鉄製、HP-1）79.7g、平均粒径47μmの窒化ホウ素（アドバンスドセラミックス製、PT-110）239.0g、二液硬化型シリコーンゲル（東レダウコーニングシリコーン製、CY52-276）のＡ液及びＢ液をそれぞれ76.1g、及び硬化遅延剤（東レダウコーニングシリコーン製、遅延剤タイプ２）3.65gをプラネタリーミキサーに投入し、減圧下で30分間混練することによて、未硬化の熱伝導性混合物を得た。
【００３３】
この混合物約130gを図１に示すような円筒状の型に挿入し、円柱をこの円筒に押し込んで混合物に接触させた。次いで、円柱を弱い力で押し込みながら円筒系の型を２分間回転させた。その後、円筒状の型ごと旋盤から取り外し、円柱状ブロックの中心に内径が25mmの紙管を挿入し、120℃のオーブン中で１時間加熱することによってシリコーンゲルを硬化させた。硬化後、円筒状の型を取り外し、円柱状のブロックを得た。得られたブロックは、外径60mm、内径25mm、高さ24mmの同心円筒形であった。
【００３４】
このブロックを図３に示す回転軸に取り付け、１rpmの回転速度で回転させた。続いてエアシリンダーの圧力によって切削部を徐々に移動させ、回転しているブロックに静かに接触させた。切削刃の突き出し量は0.27mmであり、切削部の角度読み値は31.5度であった。シリンダー圧力を0.075MPaにすることによって厚さ0.3mmの連続した熱伝導性シートが得られた。
【００３５】
こうして得られた熱伝導性シートを適当な大きさに切り取り、ＴＯ−３型トランジスタの裏側に取り付け、これを25℃に保たれたアルミニウム板の上に、シートの厚みが20％圧縮するように圧力を加えて固定した。次いでトランジスタに4.76Wの一定の電圧を印加し、５分経過後にトランジスタの温度（Ｔ１）とアルミニウム板の温度（Ｔ２）を測定し、下式より熱抵抗値を算出した。
熱抵抗値（℃cm²／Ｗ）＝（Ｔ１−Ｔ２）(℃）×シート面積(cm²)／電力（Ｗ）このシートの熱抵抗値は1.78℃cm²／Ｗであった。
【００３６】
実施例２
実施例１で調製した熱伝導性混合物を２枚の平面含浸紙（三木特殊製紙製、TWIN40）の間に挟み（操作１）、この上からロールを転がして厚みが約２mmになるまで圧延した（操作２）。上側の含浸紙を剥がし、得られたシートを４等分に切り分けた（操作３）。界面に空気が混入しないように注意しながらこのシートを露出面で張り合わせ、さらに上側の含浸紙を剥がした。操作２及び３を３回繰り返し、４等分したシートをすべて重ねて厚さ約８mmのシートを得た（操作４）。このシートを新しい含浸紙の間に挟み、操作１〜４を５回繰り返して厚さ約８mmのシートを得た。このシートを新たな含浸紙の間に挟み、操作１により５mmの厚さまで圧延した後、操作２及び３により厚さ20mmのブロックを得た。最後に操作１により再度シートを圧延し、最終的に厚さ15mmのブロックを得た。このブロックを内径60mmのブロックで打ち抜き、次いで中心を外形25mmの円筒で打ち抜き、同心円上の円筒状のブロックを得た。中心に外形が25mmの紙管をブロックの形が崩れないように注意しながら静かに挿入し、120℃オーブン中で１時間加熱してシリコーンゲルを硬化させた。硬化後、片面に残っていた含浸紙を剥がし、外径60mm、内径25mm、高さ15mmの円筒状のブロックを得た。このブロックを実施例１と同様にして切削し、厚さ0.5mmの熱伝導性シートを得た。このシートの熱抵抗値は1.66℃cm²／Ｗであった。
【００３７】
比較例１
実施例１で調製した未硬化の熱伝導性混合物を２枚の剥離処理したポリエステルフィルム（藤森工業製、フィルムバイナSF-3）の間に挟み、２本のカレンダーロールの間に通し、圧延することによって未硬化のシートを得た。このシートを65℃オーブン中で16時間加熱硬化させることによって、厚さ0.5mmのシートを得た。このシートの断面を走査型電子顕微鏡で3000倍の倍率で反射電子像を観察すると、窒化ホウ素粒子がシートの面方向に対してほぼ平行に配向していた。このシートの熱抵抗値は5.0℃cm²／Ｗであった。
【００３８】
比較例２
比較例１で得られたシートの表面にシリコーン系プライマー（東レダウコーニングシリコーン製、BY24-712）をメイヤーバーを用いて塗布し、65℃オーブン中に３分間放置することにより溶剤を蒸発させた。次いでこのシートを積層し、120℃オーブン中で１分間静置することによって総厚が20mmのブロックを成形した。このブロックの積層方向（積層前のシートの厚み方向）に沿ってカンナを用いて切削し、厚みが0.5mmのシートを得た。このシートの熱抵抗値は2.8℃cm²／Ｗであった。
【００３９】
比較例３
実施例１と同様の方法により、シリコーンゲルの円筒状ブロックを得た。このブロックを用いて図３に示すような装置に取り付け、切削部のガイド部を取り外して、同様にしてこのブロックの切削を行った。エアシリンダーの圧力によって切削部を移動させていくと、ガイド部が存在しないので切削刃が直接ブロックの外周表面と接触し、切削刃がこの外周表面に食い込み、その結果ブロックの回転が止まってしまった。切削刃の角度やエアシリンダーの圧力を変えてもシートを切削することができなかった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、比較的簡易に熱伝導性粒子を配向させることができる。さらに、本発明の方法によれば、シリコーンゲルのような柔軟な材料をバインダ樹脂として用いた場合においても、均一の厚さのシートを連続的に製造することができ、その後の加工も連続的に行うことができるため、工程の集積化により、生産効率を高め、製造コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱伝導性粒子が底面方向に配向したブロックの製造工程を示す図である。
【図２】熱伝導性粒子が底面方向に配向したブロックの製造工程を示す図である。
【図３】ブロックの切削工程を示す図である。
【図４】切削部の部分断面図である。
【符号の説明】
１…未硬化の熱伝導性混合物
２…円筒状の型
３…円柱
４…旋盤の回転軸
５…円筒状の型２の底面
６…円柱３の上面６
７…回転軸
８…円筒状ブロック
９…切削部
１０…平面切削刃
１１…マイクロメーター
１２…台座
１３…第１のガイド部
１４…熱伝導性シート
１５…角度調節部
１６…ガイド面
１７…第２のガイド部
１８…スリット
１９…切削刃突き出し量
２０…切削刃角度

Claims

バインダ樹脂とこのバインダ樹脂中に分散された熱伝導性粒子を含み、前記熱伝導性粒子が厚み方向に直立状態で配向している熱伝導性シートの製造方法であって、前記バインダ樹脂と熱伝導性粒子とを含み、前記熱伝導性粒子が底面に平行な方向に放射状に配向している円筒状のブロックを準備し、この円筒状のブロックを円筒の中心軸の周りに回転させながらこの中心軸に平行な切削刃を上記ブロックの側面に当接させて、この切削刃を移動させることにより前記ブロックの外周に沿ってその表面を切削することを含む熱伝導性シートの製造方法。
前記バインダ樹脂がシリコーンゲルである、請求項１記載の方法。
前記熱伝導性粒子が板状の窒化ホウ素である、請求項１記載の方法。
前記切削刃によって切削する際に、ガイド手段を前記ブロックの外周表面と当接させ、このガイド手段と切削刃との間に切削されるシートを案内して切削を行う、請求項１記載の方法。
前記円筒状のブロックが、バインダ樹脂と熱伝導性粒子とを混合し、この混合物を２枚の平行な円盤の間に配置し、一方の円盤を固定しかつ他方の円盤を回転させながら前記混合物を圧縮し、次いで前記バインダ樹脂を硬化させることにより得られるものである、請求項１記載の熱伝導性シートの製造方法。
前記円筒状のブロックが、
(1)バインダ樹脂と熱伝導性粒子とを混合し、
(2)この混合物を２枚の剥離シートの間に挟んで圧延することによりシートを形成し、
(3)剥離シートを剥がした後、このシートを複数枚積層し、
(4)得られた積層体に対して上記(2)と(3)の工程を複数回繰り返してブロックを形成し、
(5)得られたブロックを円筒状の型で打ち抜いた後に前記バインダ樹脂を硬化させること、
により得られるものである、請求項１記載の熱伝導性シートの製造方法。
円筒状のブロックを回転させる回転軸と、前記回転軸に平行に配置されかつ前記円筒状のブロックの回転軸方向全体にわたってこの円筒状のブロックの外周表面を切削するための平面切削刃を有する切削部と、前記切削刃の前記円筒状のブロックの外周表面に当接する角度を調節するための角度調節部と、前記円筒状のブロックの外周表面と前記切削刃との間の距離を調節するために前記切削部を可動にする第１のガイド部とを備え、前記切削部が、前記切削刃が前記円筒状のブロックの外周表面を切削する際に、前記外周表面と当接するガイド面を有する第２のガイド部と、この第２のガイド部と切削刃の間にスリットを備えている、請求項１記載の熱伝導性シートの製造装置。